Разряд конденсаторных батарей установок компенсации реактивной мощности

Разряд конденсаторных батарей установок компенсации реактивной мощности Сергей Шишкин

При выключении конденсаторной установки от компенсируемой сети в ней остается электронный заряд, напряжение которого приблизительно равно напряжению сети в момент отключения. Так как естественный саморазряд отключенных конденсаторных батарей — группы электрически соединенных косинусных силовых конденсаторов — происходит медлительно, для резвого понижения напряжения, согласно ПУЭ (гл. 5.6.13), в качестве разрядных устройств могут применяться активные либо активно-индуктивные сопротивления, подключаемые параллельно выводам косинусных силовых конденсаторов.

Перед каждым повторным включением конденсаторной батареи нужно разрядить ниже 10% ее номинального значения напряжения. Данное требование почти во всем регламентирует величину интервала переключения ступеней автоматических конденсаторных установок (АКУ) компенсации реактивной мощности. В то же время разряд до напряжения ≤75В для косинусных силовых конденсаторов на номинальное напряжение — Uном. — ниже 660 В должен длиться менее 180 с (эталон IEC 831), а для косинусных силовых конденсаторов с Uном .≥660 В не превосходить 10 мин (эталон IEC 871).

Как понятно, суммарная величина активного разрядного сопротивления R (Ом), определяется по формуле [1]:

R ≤ 15x (Uф/QКБ)x/10—6, (1)

где Uф — фазное напряжение сети (кВ), а QКБ — номинальная мощность конденсаторной батареи (квар). Соответственно время разряда одно- либо трехфазного косинусного силового конденсатора — t от Uном. до очень допустимого напряжения разряда — Uраз — составит [2]:

Разряд конденсаторных батарей установок компенсации реактивной мощности

где С — емкость одной фазы трехфазного косинусного силового конденсатора и

Разряд конденсаторных батарей установок компенсации реактивной мощности

где С — общая емкость однофазового косинусного силового конденсатора.

Разряд конденсаторной батареи должен выполняться автоматом после каждого отключения от сети. Потому к косинусному силовому конденсатору повсевременно и конкретно (без промежных разъединителей и предохранителей) присоединяются особые разрядные устройства (не считая варианта подключения персональной конденсаторной батареи компенсации реактивной мощности силового трансформатора либо электродвигателя через общий выключатель, так как при данных критериях разряд силовых конденсаторов происходит через обмотки этих электроприемников).

Композиционно разрядные сопротивления косинусного силового конденсатора могут:

  • устанавливаться снаружи меж зажимами (рис. 1) — степень защиты IP00 [3];
  • встраиваться в монтажный разъем выводов (рис. 2) — степень защиты IP20 (эталон VDE0106, часть 100), что обеспечивает возможность промышленного монтажа разрядного модуля и надежность подключения соединительного кабеля [4];
  • устанавливаться конкретно в объеме корпуса — снутри высшей части железного бака (рис. 3) — и подсоединяться (время от времени поочередной цепочкой) параллельно выводам, что в особенности типично для высоковольтных косинусных силовых конденсаторов (3-10 кВ) ввиду отсутствия компактных резисторов, рассчитанных на высочайшее напряжение. Это исключает необходимость использования для разряда высоковольтных конденсаторных батарей обмоток силовых трансформаторов напряжения либо разрядных реакторов. Сборка встроенными в корпус разрядными резисторами применяется и для низковольтных косинусных силовых конденсаторов, к примеру типа КЭК производства ОАО СКЗ «КВАР».

Разряд конденсаторных батарей установок компенсации реактивной мощности
Рис. 1. Установка разрядных резисторов на цилиндрическом косинусных силовых конденсаторах: 1 — модуль разрядных резисторов; 2 — корпус разъема клеммной колодки; 3 — подключаемый кабель; 4 — крепежный зажимной винт; 5 — контактная шина; 6 — изоляционная площадка разъема; 7 — корпус косинусного силового конденсатора
Разряд конденсаторных батарей установок компенсации реактивной мощности
Рис. 2. 1 — съемный разрядный резисторный модуль; 2 — разрез корпуса разъема SIGUT с установленным разрядным резисторным модулем; 3 — подключаемый кабель
Разряд конденсаторных батарей установок компенсации реактивной мощности
Рис. 3. Разрез высоковольтного косинусного силового конденсатора типа All$film: 1 — разрядное сопротивление; 2 — внутренние предохранители; 3 — емкостные пакеты активной части; 4 — корпус; 5 — выводы

У данного метода установки разрядных резисторов есть свои недочеты. Во-1-х, выделение резисторами тепла вовнутрь корпуса, что усугубляет температурный режим активной части силового конденсатора. А во-2-х, невозможность измерения сопротивления изоляции меж его выводами, предусмотренную нормами испытаний косинусного силового конденсатора (ПУЭ, гл. 1.8.27). Это в особенности принципиально для контроля состояния изоляции металлопленочных косинусных силовых конденсаторов, владеющих свойством «самовосстановления», потому что при частичных пробоях и следующем восстановлении электронной прочности диэлектрика [5], из-за выделения свободного углерода, содержащегося в полимерной пленке, сопротивление изоляции силового конденсатора равномерно понижается.

Схемные соединения разрядных сопротивлений R трехфазных косинусных силовых конденсаторах производятся «треугольником», «открытым треугольником» и пореже «звездой». Более надежным для конденсаторной батареи до 1 кВ следует считать соединение «треугольником», так как в случае обрыва сопротивления одной из фаз разряд будет происходить по схеме «открытого треугольника» во всех 3-х фазах силового конденсатора [1]. Многие изготовители [2, 3] комплектуют низковольтные косинусные силовые конденсаторы модулями разрядных резисторов (табл. 1), приспособленными к типоразмерам силовых конденсаторов.

Разряд конденсаторных батарей установок компенсации реактивной мощности
Таблица 1. Главные технические характеристики модулей разрядных сопротивлений ELECTRONICON Kondensatoren GmbH

Хотя, беря во внимание величину сопротивления (1), мощность рассеяния модулей резисторов для низковольтных (до 1 кВ) косинусных силовых конденсаторов, при Qном. = 5-100 квар, составляет 2-8 Вт, утраты в их активной энергии и высочайшая температура нагрева (до 200 °С при разряде) понижает удельные энерго свойства АКУ. Практически наличие разрядных резисторов приблизительно в два раза наращивает собственные удельные (Вт/квар) утраты современных низковольтных металлопленочных косинусных силовых конденсаторов [2, 3].

При помощи подключения дополнительными контактными блоками электромеханических конденсаторных контакторов [6], дополнительных разрядных резисторов параллельно стационарно установленному на конденсаторной батареи разрядному модулю, можно уменьшить время ее разряда и соответственно понизить интервал переключения ступеней регулирования АКУ. В таблицах 2 и 3 приводятся номинальные данные дополнительных разрядных резисторов для уменьшения времени разряда конденсаторной батареи примерно до 2 с [9].

Разряд конденсаторных батарей установок компенсации реактивной мощности
Таблица 2. Резисторы для резвого разряда косинусных силовых конденсаторов компании Lovato electric
Разряд конденсаторных батарей установок компенсации реактивной мощности
Таблица 3. Сдвоенные резисторы для резвого разряда косинусных силовых конденсаторов компании CIRCUTOR

С этой же целью в ступенях конденсаторной батареи, управляемых электромеханическими контакторами, допускается применение особых разрядных дросселей [2, 3]. Утраты в разрядных дросселях (табл. 4-6) существенно ниже, чем в резисторах (табл. 1), из-за огромного (в главном индуктивного импеданса) внутреннего сопротивления Z переменному току при их подключении к компенсируемой сети, но при выключении ступеней АКУ разряд косинусного силового конденсатора будет происходить по цепи неизменного тока через маленькое активное сопротивление обмоток дросселя (табл. 4-6). Таким макаром, существенно снизится время разряда t ступеней конденсаторной батареи до требуемого значения Uраз.

Разряд конденсаторных батарей установок компенсации реактивной мощности
Таблица 4. Главные технические характеристики разрядного дросселя типа 40Е.001$69000 производства ELECTRONICON Kondensatoren GmbH
Разряд конденсаторных батарей установок компенсации реактивной мощности
Таблица 5. Главные технические характеристики разрядного дросселя 40Е.003$60002 производства ELECTRONICON Kondensatoren GmbH
Разряд конденсаторных батарей установок компенсации реактивной мощности
Таблица 6. Главные технические характеристики разрядного дросселя В44066Е9900S001 производства EPCOS AG

В общем случае разряда напряжение на силовом конденсаторе емкостью C (Ф) меняется от его зарядного значения, равного напряжению сети Uс (В), до допустимого уровня Uраз., согласно соотношению [7]:

Разряд конденсаторных батарей установок компенсации реактивной мощности(2)

где τ = RxC — неизменная времени контура разряда конденсаторной батареи, с.

Из выражения (2) значение t составит:

t = τxln(Uраз/UC) = tx (lnUраз — lnUC). (3)

Сравним время разряда t (3) схожей по мощности конденсаторной батареи при использовании разрядного дросселя с 2-мя V-образными обмотками и модуля разрядных резисторов. Как обозначено выше, повторное включение ступени конденсаторной батареи может быть не ранее времени (3) ее разряда ниже 10% Uном. Таким макаром, на разряд резисторным модулем при 8-кратном понижении напряжения на косинусном силовом конденсаторе мощностью 25 квар (3×166 мкФ) с резисторным модулем 3×82 кОм (табл. 1) от 400 до 50 В будет нужно 33 с; с модулем 3×120 кОм (табл. 1) — 50 с [8], что в 6,5-10 раза выше, чем у разрядных дросселей (табл. 4, 6), и в 3,3-5 раз выше, ежели у разрядного дросселя (табл. 5). При разряде конденсаторной батареи (3×332 мкФ) из 2-ух параллельно соединенных косинусных силовых конденсаторов по 25 квар, резисторный модуль 3×68 кОм (табл. 1) обеспечит ее разряд до 50 В за 55 с [8]. Как следует, подключение к аналогичной по мощности конденсаторной батареи заместо резисторного модуля 3×68 кОм разрядного дросселя (табл. 4-6) позволит за равные промежутки времени в 2-5 раз прирастить допустимое количество разрядов конденсаторной батареи, тем существенно повысив быстродействие АКУ [1]. Не считая того, собственные активные утраты электроэнергии в разрядном дросселе приблизительно в 3 раза ниже утрат в резисторных модулях (табл. 1), что, к примеру, при годичном числе часов максимума нагрузки предприятия, равном 5000, соответственному времени большей загрузки АКУ мощностью 400 квар, эквивалентно экономии ≈20-25 кВт·ч.

Конструктивно разрядные дроссели (рис. 4) имеют литой, ударопрочный, пластмассовый корпус, винтообразные зажимы (U, V, W), допускающие верхнее либо нижнее присоединение проводников сечением от 0,75 до 2,5 мм2, связанных с клеммами силовых конденсаторов, и лапки для крепления на стандартной профильной шине TS 35 в согласовании с EN 50022. Разрядные дроссели (типа 40Е.003-60002) устанавливаются конкретно на выводы цилиндрического косинусного силового конденсатора мощностью 5-50 квар (рис. 5) без дополнительных соединительных проводов.

Разряд конденсаторных батарей установок компенсации реактивной мощности
Рис. 4. Внешний облик разрядного дросселя В44066Е9900S001 производства EPCOS AG
Разряд конденсаторных батарей установок компенсации реактивной мощности
Рис. 5. Разрядный дроссель 40Е.003$60002 «ELECTRONICON Kondensatoren GmbH», установленный на выводах цилиндрического косинусного силового конденсатора

При коммутации конденсаторной батареи тиристорными контакторами различной модификации [2, 3, 10] разрядные дроссели использовать нельзя, потому что это приведет к недлинному замыканию силовых электрических ключей по цепи неизменного тока. Так как в контакторах с электрическими ключами отключение конденсаторной батареи происходит при переходе протекающего через их фазного тока через нулевое значение, разрядные сопротивления могут не устанавливаться [10]. В конденсаторных тиристорных контакторах с 2-мя электрическими ключами типа TSM-C, TSM-LC [3] для разряда соединенных «треугольником» косинусных силовых конденсаторов компания EPCOS AG советует использовать особый высоковольтный резистор марки EW-22 (1200 В/100 Вт, рис. 6).

Разряд конденсаторных батарей установок компенсации реактивной мощности
Рис. 6. Резистор EW$22 производства EPCOS AG для разряда конденсаторной батареи, управляемых тиристорными контакторами, установленный на монтажной панели

В целом оптимальный выбор метода разряда конденсаторной батареи помогает улучшить технологические характеристики работы и неопасной эксплуатации установок компенсации реактивной мощности.

Вы можете оставить комментарий, или ссылку на Ваш сайт.

Оставить комментарий